Udarna žilavost kovinskih materialov se nanaša na njihovo sposobnost, da se uprejo poškodbam in obnovijo deformacijo, ko so izpostavljeni udarni obremenitvi, in ta indeks učinkovitosti je zelo pomemben za praktično uporabo materialov. Udarna žilavost ne odraža le stopnje žilavosti in krhkosti materiala, temveč določa tudi vzdržljivost in zanesljivost materiala pri dinamični obremenitvi. Obstaja veliko dejavnikov, ki vplivajo na udarno žilavost kovinskih materialov, vključno z naravo same surovine, orientacijo vzorca, geometrijo zareze in kakovostjo obdelave, natančnostjo preskusnega stroja, prileganje med nihalom in okvirjem, preskusno temperaturo, položaj udarnega vzorca in tako naprej.
1. Narava same surovine
Udarna žilavost kovinskih materialov je tesno povezana z njihovo lastno metalografsko strukturo, kemično sestavo, fizikalnimi lastnostmi, procesi obdelave in toplotne obdelave. Na primer, kemična sestava kovine, zlasti ogljika (C), fosforja (P), žvepla (S) in drugih elementov, ko se njihova vsebnost poveča, običajno vodi do zmanjšanja udarne žilavosti materiala. To je zato, ker ti elementi težijo k oblikovanju krhkih faz ali vključkov v materialu, kar poveča koncentracijo napetosti in zmanjša žilavost materiala. Ravno nasprotno, elementi, kot sta mangan (Mn) in nikelj (Ni), lahko učinkovito izboljšajo žilavost materiala v določenem območju; Mn lahko prečisti zrna in zavira izločanje karbidov vzdolž meja zrn, medtem ko lahko Ni poveča energijo plasti ferita in spodbuja navzkrižni premik dislokacij, kar lahko pomaga izboljšati žilavost jekla.
Poleg tega fazna sestava kovinskega materiala pomembno vpliva tudi na njegovo žilavost. Večja kot je vsebnost ferita, faze z nizko trdnostjo, dobro plastičnostjo in žilavostjo, boljša je običajno udarna žilavost materiala. Nasprotno, mrežasti karburiti poslabšajo žilavost materiala in večja kot je njihova količina, slabša je udarna žilavost materiala. Zato lahko s prilagajanjem kemične sestave materiala in procesa toplotne obdelave kontroliramo fazno sestavo in s tem optimiziramo udarno žilavost materiala.
2. Usmerjenost vzorcev
Usmerjenost kovinskih materialov vpliva na njihove mehanske lastnosti, vključno z žilavostjo. V dejanskih proizvodnih in inženirskih aplikacijah se večina kovinskih materialov valja, v procesu valjanja pa se kovinski vključki, ki jih spremljajo kovinska zrna vzdolž glavne smeri deformacije, podaljšajo, nastane tkivo iz kovinskih vlaken, kar resno vpliva na udarno žilavost kovinskih materialov. Zato vzdolž vzorčenja v smeri valjanja, to je dolge osi vzorca, ki je vzporedna s smerjo valjanja, odprta zareza v smeri, ki je pravokotna na smer valjanja, tako da je udarna žilavost vzorčenja, pridobljena z večjo; nasprotno, pravokotno na vzorčenje v smeri valjanja, vzdolž smeri valjanja odprtine zareze, udarna žilavost, dobljena z vzorčenjem manjše.
3. Geometrija zarez in kakovost obdelave
Geometrija zareze in kakovost obdelave pomembno vplivata na udarno žilavost materiala. V skladu s standardom GB/T 229-2007 je zareza v glavnem razdeljena na tip U in tip V, dve vrsti zarez tipa V v primerjavi z zarezo tipa U, napetost je bolj koncentrirana, zato je njegova udarna žilavost običajno nižje. Pri istem kovinskem materialu je udarna žilavost vzorcev z zarezo veliko manjša od žilavosti vzorcev brez zareze, ker bo zareza povzročila koncentracijo napetosti, kar bo zmanjšalo žilavost materiala. Udarni vzorci z zarezo imajo znatno stopnjo koncentracije napetosti v padajočem vrstnem redu I-tipa, V-tipa, U-tipa in polkrožnih udarnih vzorcev.
Poleg tega je tudi kakovost obdelave zarez eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na udarno žilavost. Kakovost obdelave zareze predvsem zaradi vpliva zareze blizu napetosti, koncentracija deformacij vpliva na udarno žilavost materiala. Študije so pokazale, da se udarna žilavost globine zareze udarnega vzorca s povečanjem postopnega zmanjševanja, s povečanjem koreninskega polmera zareze, udarna žilavost kovinskih materialov postopoma povečuje; udarna žilavost z dnom zareze obdelovalne praske, stopnja utrjevanja postopnega zmanjševanja. Zato mora biti v strogem skladu z GB/T 229-2007 udarno zarezo vzorca velikosti zareze določb o obdelavi udarnega vzorca.
4. Natančnost preskusnega stroja ter nihala in okvirja s koordinacijo
Udarna žilavost kovinskih materialov na natančnost udarnega preskusnega stroja ima določene zahteve, nizka natančnost preskusnega stroja na udarno žilavost večjega vpliva. Poleg tega je udarna žilavost povezana tudi z napako naprave za branje stroja za udarni preskus, zato je treba preskus izvesti pred ničelno operacijo.
Kritično je tudi nihalo z okvirjem. Preizkus udarca je enkraten preizkus uničenja, zato mora biti prileganje nihala na okvir natančno. To vključuje vzporednost osi nihala in referenčne ravnine, vzporednost stranice nihala in nihajne ravnine, radialno in aksialno zračnost osi nihala, razdaljo od osi nihala do središča udarca, relativni položaj osi nihala. udarni nožni rob in podporni razpon itd., ki morajo izpolnjevati zahteve ustreznih standardov. Ko relativni položaj roba udarnega noža in središča nosilnega razpona ne izpolnjujeta zahtev, rob udarnega noža in središčna črta zareze vzorca ne moreta sovpadati, kar povzroči netočne rezultate meritev, udarna žilavost bo velika.
5. Preskusna temperatura
Preskusna temperatura je tudi eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na udarno žilavost materialov. V postopku preskusa udarne žilavosti je mogoče ugotoviti, da je material v temperaturnem območju krhkega območja, pri uporabi postopka pa je mogoče nadzorovati, da se izognete temperaturi krhkega območja na materialu. Različni barvni kovinski materiali in njihova udarna žilavost zaradi vpliva temperature so različni, vendar je absorpcijsko delo povezano s temperaturo temperature, enakomernostjo temperature in dolžino časa izolacije. Z nižanjem temperature se udarna žilavost materiala običajno zmanjša, to je zato, ker se zmanjša sposobnost plastične deformacije materiala pri nizkih temperaturah, pospeši se hitrost širjenja razpok, kar vodi do zmanjšanja žilavosti.
6. Namestitev udarnih vzorcev
Namestitev udarnega vzorca mora zagotoviti, da središčna črta zareze na udarnem vzorcu sovpada z robom udarnega noža na nihalu, da se zmanjša napaka delovanja preskusa. Če njuni relativni položaji ne sovpadajo, ne morejo izpolnjevati zahtev 0,5 mm, največja udarna sila ne more delovati na najmanjši prečni prerez korenine zareze udarnega vzorca, kar na koncu povzroči odstopanje udarne žilavosti.
7. Drugi dejavniki
Poleg navedenih dejavnikov lahko notranje napake in nečistoče kovinskih materialov pomembno vplivajo na njihovo udarno žilavost. Napake in nečistoče povečajo koncentracijo napetosti in zmanjšajo žilavost materiala. Na primer, notranje napake, kot so vključki in mehurčki, lahko povzročijo nastanek in razširitev razpok, s čimer se zmanjša udarna žilavost materiala. Da bi zmanjšali vpliv napak in nečistoč na žilavost materialov, je treba med pripravo in obdelavo materialov strogo nadzorovati kakovost surovin in pogoje proizvodnega procesa.
